Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
всего живого и универсальности процессов жизнедеятельности. Перед биологией открылся принципиально новый, холостический путь познания. Она впервые получила возможность развиваться в диаметрально противоположном направлении - от простого к сложному, от структуры к функции, от изучения организации элементарных биосистем вверх по ступенькам иерархии живого. Открылась перспектива становления биологии как точной науки, имеющей единый, объемлющий все ее направления, теоретический базис. Но это не все. Биология, приступив к физикохимическому исследованию атомно-молекулярных систем, соединилась на том же уровне с физико-химическим изучением явлений неорганического мира. Таким образом, у науки о живой природе появилась возможность строить исследования простейших биосистем на атомно-молекулярной основе, созданной ранее физикой и химией, а естествознание благодаря молекулярной биологии впервые обрело общую элементарную основу для познания сущности живой и неживой природы.
Перечень достижений естествознания XX в. фундаментальной важности был бы неполным без еще одного эпохального события, которое произошло совсем недавно - в конце 70—начале 80-х годов. Речь идет о возникновении нелинейной неравновесной термодинамики, или физики открытых систем. Ее становление обязано прежде всего И.Р. Пригожи-ну, разработавшему теорию динамических состояний макроскопических систем особого типа - диссипативных самоорганизующихся структур -и теорию бифуркаций, дифференцирующую беспорядочные флуктуации на обратимые (равновесные) и необратимые (неравновесные). Они составили основу для изучения явлений, суть которых определяется неразрывной связью макроскопических свойств большого ансамбля с индивидуальными свойствами микроскопических составляющих. В открытых системах, находящихся вдали от положения равновесия, могут протекать процессы, приводящие к спонтанному возникновению порядка из хаоса. Источником самопроизвольного конструирования пространственного и пространственно-временного порядка на всех уровнях структурной организации системы является необратимость бифуркационных флуктуаций.
Нелинейная неравновесная термодинамика осуществила синтез вероятности и необходимости, кумулятивного развития и скачкообразных изменений, физической концепции развития Клаузиуса и эволюционной теории Дарвина, равновесной термодинамики, изучающей макроскопическое проявление множественных систем вне связи с конкретным механизмом, свойствами и строением микросоставляющих, и классической физики (как и квантовой механики), изучающей детали процессов, свойства и строение микро- и макросистем, состоящих из малого числа компонентов. Новая область знаний собрала воедино то, что было разъято на составные части, и установила соотношения между тем, что противопоставлялось друг другу, казалось взаимоисключающим или отрицалось как иллюзия или результат неполного знания. Представление о мире исключительно как о стационарной системе, в которой необходимость порождает только необходимость, оказалось несостоятельным и было опрокинуто многочисленными фактами из всех областей естествознания. Мир явился качественно многообразным, темпоральным, полным случайных и непредсказуемых
иррациональных событий. Возникла убежденность, что вероятность и необратимость представляют собой объективные реальности, имманентные свойства материи, обусловливающие эволюционные процессы усложнения и совершенствования структур и способность живой и неживой природы спонтанно конструировать порядок из хаоса.
Таким образом, благодаря становлению квантовой механики, молекулярной биологии и нелинейной неравновесной термодинамики вступающее в XXI в. естествознание имеет единый элементарный фундамент и представляет собой обобщенную науку о совершающихся в природе деградации и созидании структур, обратимых и необратимых процессах, вероятностных и каузальных явлениях. Возросшие совокупные возможности физики, химии и биологии, происшедшие глубинные синтезы понятий о времени и динамике, случайности и необходимости, порядке и хаосе означали вступление науки о живой и неживой природе в новую фазу своего развития - фазу обобщенного естествознания. Оно все чаще начинает выступать как цельная наука, как натурфилософия наших дней, изучающая органический мир, неорганический мир и взаимоотношения между ними с общей естественнонаучной позиции.
Во все времена предпринимались попытки понять, что такое жизнь, почему существует живая и неживая природа, в чем причина особенностей растительных и животных организмов и неорганических тел, чем обусловлены постоянная изменчивость и эволюционное развитие органического мира на фоне кажущегося неизменным или даже деградирующим неорганического мира, есть ли между ними что-либо общее и, наконец, подчиняются ли оба мира единым законам. Вплоть до наших дней эти и многие другие вопросы, затрагивающие структурную организацию биосферы, а также научное мышление и различные аспекты проблемы белка, могли рассматриваться лишь на философском уровне или, в лучшем случае, на чисто эмпирической основе. Истинно научная постановка многих проблем стала возможной только сейчас, после возникновения обобщенного естествознания. Некоторые из перечисленных выше вопросов общего характера обсуждаются во введении, которое следует рассматривать идейным вступлением к изложению основного материала, посвященного теории и методу расчета молекулярной структурной организации природных аминокислотных последовательностей - центральной задаче проблемы белка.
